La résistance aux insecticides et l’évolution rapide des ravageurs menacent la sécurité alimentaire et le développement de pratiques agricoles durables, mais les mécanismes évolutifs qui permettent aux ravageurs de s’adapter rapidement aux tactiques de contrôle ne sont pas clairs. Le doryphore de la pomme de terre (Leptinotarsa decemlineata) a développé une résistance à plus de 50 insecticides différents, faisant de l’insecte un super ravageur qui fait des ravages sur les pommes de terre dans le monde entier. Dans une nouvelle recherche, une équipe de scientifiques américains a analysé le reséquençage du génome entier et les ensembles de données transcriptomiques du doryphore de la pomme de terre en se concentrant sur les gammes ancestrales et nuisibles de ce super ravageur mondial en Amérique du Nord.
Le doryphore de la pomme de terre (Leptinotarsa decemlineata). Crédit image : Pavlofox.
Les ravageurs herbivores causent environ 18 à 20 % de dommages aux cultures et coûtent près de 470 milliards de dollars par an à l’échelle mondiale.
La capacité des insectes nuisibles à développer une résistance aux insecticides menace la sécurité alimentaire et le développement de pratiques agricoles durables, en particulier lorsque leur rythme d’évolution dépasse le développement de nouvelles stratégies de contrôle.
C’est le cas des insectes « super-ravageurs », qui développent à plusieurs reprises une résistance aux insecticides alors même qu’ils sont confrontés à des insecticides complètement nouveaux, perpétuant ainsi la course aux armements qui définit le tapis roulant des pesticides.
Le doryphore de la pomme de terre est un super ravageur mondial et un exemple particulièrement traitable d’évolution rapide vers les insecticides.
Ce super-ravageur a développé une résistance à plus de 50 insecticides différents dans toutes les classes principales, dans certains cas au cours de la première année d’utilisation.
Cette espèce a démontré une capacité à évoluer rapidement en réponse à un large éventail de pressions environnementales, y compris les défenses de la plante hôte et la variabilité climatique.
Le doryphore de la pomme de terre est originaire de la région des Grandes Plaines des États-Unis, à la suite d’un changement d’hôte vers la pomme de terre – une culture introduite – au milieu du XIXe siècle (vers 1859) qui a permis une expansion spatiale rapide du Nebraska à l’est des États-Unis dans un Période de 20 ans et colonisation de l’Eurasie au début des années 1900.
Malgré une expansion rapide, les populations sont génétiquement différenciées et la résistance aux insecticides est géographiquement hétérogène, même à l’échelle du paysage local.
En particulier, les coléoptères de Long Island, New York sont connus pour avoir les niveaux de résistance de base les plus élevés et sont généralement les premières populations à développer une résistance à tous les composés, tandis que les populations du nord-ouest du Pacifique restent sensibles aux insecticides malgré une durée d’utilisation équivalente et pratiques de traitement comparables.
Les populations non nuisibles sont originaires des Grandes Plaines et du Mexique, où elles utilisent des plantes hôtes ancestrales, principalement Solanum rostrate.
“Ce coléoptère a été l’un des premiers à être attaqué avec des produits chimiques à l’ère moderne, et il a très bien réussi à évoluer au-delà de ces attaques”, a déclaré l’auteur principal, le professeur Sean Schoville, chercheur au département d’entomologie de l’Université du Wisconsin. Madison.
« Pour les autres insectes que nous espérons contrôler, il y a des leçons à tirer de l’étude de ce ravageur. Quels mécanismes cet insecte utilise-t-il pour passer ces insecticides ? »
Le professeur Schoville et ses collègues ont séquencé pour la première fois le génome du doryphore de la pomme de terre en 2018.
Dans la nouvelle étude, ils ont comparé les variations génomiques et transcriptomiques entre les populations de doryphores de la pomme de terre aux États-Unis, au Mexique et en Europe, ainsi que neuf espèces étroitement apparentées dans le Leptinotarse genre.
Ils ont découvert que ces différents groupes régionaux évoluaient si rapidement parce que leurs populations mères possédaient déjà les ressources génétiques nécessaires pour vaincre les insecticides.
“Les gènes qui évoluent sont bien connus pour être impliqués dans la résistance des insectes”, a déclaré le professeur Schoville.
“Mais ce qui est intéressant, c’est que différentes populations modifient différentes parties de gènes ou différents gènes dans la même voie.”
“Cette voie similaire, mais pas identique, vers la résistance dans différentes populations est connue sous le nom d’évolution répétée.”
“Cette évolution rapide basée sur une richesse de diversité génétique existante est en contradiction avec un modèle d’évolution plus ancien qui supposait que des mutations rares devaient apparaître lentement dans une population”, a-t-il déclaré.
“Alors que de nouvelles mutations se développent et peuvent contribuer à la résistance aux insecticides, la réponse rapide du doryphore de la pomme de terre aux nouveaux produits chimiques dans différentes parties du pays ne peut s’expliquer que par sa diversité existante.”
Les résultats ont été publiés dans la revue Biologie moléculaire et évolution.
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Benjamin Pélissié et al. 2022. Le reséquençage du génome révèle une évolution rapide et répétée chez le doryphore de la pomme de terre. Biologie moléculaire et évolution 39 (2); doi: 10.1093 / molbev / msac016
